Study on the increased large genomic regions in Vibrio cholerae epidemic strains

• Project/Area Number: 18K07126
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49050:Bacteriology-related
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: Imamura Daisuke 法政大学, 生命科学部, 准教授 (70454650)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: コレラ / パンデミック / ゲノム / Vibrio cholerae / 遺伝子

Outline of Final Research Achievements

Cholera is an acute diarrheal disease and remains a major threat to health, particularly in developing countries. It is caused by pathogenic strains of Vibrio cholerae generated by the lysogenization of filamentous cholera toxin phage CTXΦ. We found that V. cholerae epidemic strains possess increased genomic regions. The analysis revealed that recent isolates were defective in replicating the CTXΦ prophage genome but instead it was suggested to be involved in the increased host’s genome regions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、コレラは第７次パンデミックが猛威を奮っており、発展途上国を中心として多くの犠牲者を出している。パンデミックが流行を継続している原因の一つとして、コレラ菌が継続的に変化し、常に新たなコレラ菌が流行していることが考えられる。本研究では、近年のコレラ流行株は、コレラ毒素遺伝子を持つCTXファージが複製能を失っていることや、CTXファージによってコレラ菌のゲノム領域の増加が起こっている可能性が示された。これは、パンデミックの伝播様式を変化させ、コレラ菌の性質を大きく変える可能性があり、パンデミックを理解する上で重要な知見となった。

Research Products

• [Int'l Joint Research] NICED(インド)
• [Int'l Joint Research] NICED(インド)
• [Journal Article] Changes in Cholera Pandemic Strains Revealed by the Complete Genome Sequences―Transmission route of the pandemic― (2022)
  • Author(s): Imamura Daisuke
  • Journal Title: Japanese Journal of Food Microbiology Volume: 39 Issue: 1 Pages: 19-22
  • DOI: 10.5803/jsfm.39.19
  • ISSN: 1340-8267, 1882-5982
  • Year and Date: 2022-03-31
  • Open Access
• [Journal Article] Recent Vibrio cholerae O1 Epidemic Strains Are Unable To Replicate CTXΦ Prophage Genome (2021)
  • Author(s): Ochi Kaoru、Mizuno Tamaki、Samanta Prosenjit、Mukhopadhyay Asish K.、Miyoshi Shin-ichi、Imamura Daisuke
  • Journal Title: mSphere Volume: 6 Issue: 3
  • DOI: 10.1128/msphere.00337-21
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A point mutation in carR involved in the emergence of polymyxin B-sensitive Vibrio cholerae O1 El Tor biotype by influencing gene transcription (2020)
  • Author(s): Samanta Prosenjit、Mandal Rahul Shubhra、Saha Rudra Narayan、Shaw Sreeja、Ghosh Priyanka、Dutta Shanta、Ghosh Amit、Imamura Daisuke、Morita Masatomo、Ohnishi Makoto、Ramamurthy T.、Mukhopadhyay Asish Kumar
  • Journal Title: Infection and Immunity Volume: － Issue: 5
  • DOI: 10.1128/iai.00080-20
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Compatibility of site-specific recombination (SSR) units between mobile genetic elements (2020)
  • Author(s): Shota Suzuki, Miki Yoshikawa, Daisuke Imamura, Kimihiro Abe, Patrick Eichenberger, Tsutomu Sato
  • Journal Title: iSciece Volume: 23(1) Issue: 1 Pages: 100805-100805
  • DOI: 10.1016/j.isci.2019.100805
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 近年のコレラ流行株はCTXΦプロファージゲノムを複製できない (2021)
  • Author(s): 越智郁, 水野環, 三好伸一, 佐藤勉, 今村大輔
  • Organizer: 第８回ファージ研究会
• [Presentation] 完全ゲノム配列によるコレラ流行株変遷の新たな理解-パンデミック伝播ルートの変化- (2021)
  • Author(s): 今村大輔
  • Organizer: 第42回日本食品微生物学会学術総会
  • Invited
• [Presentation] 完全ゲノム配列によって明らかになったコレラ伝播様式の変化 (2021)
  • Author(s): 越智郁、水野環、三好伸一、佐藤勉、今村大輔
  • Organizer: 第15回日本ゲノム微生物学会年会
• [Presentation] Rolling Circle Replicationによるコレラ流行株ゲノムの大規模重複 (2019)
  • Author(s): 今村大輔，水野環，三好伸一，佐藤勉
  • Organizer: 第92回日本細菌学会総会
• [Presentation] コレラ流行株における大規模なゲノム領域の増加 (2019)
  • Author(s): 今村大輔，水野環，三好伸一，佐藤勉
  • Organizer: 第60回日本熱帯医学会大会
• [Presentation] Rolling Circle Replicationによるコレラ流行株ゲノムの大規模重複 (2019)
  • Author(s): 今村大輔，水野環，三好伸一，佐藤勉
  • Organizer: 第13回日本ゲノム微生物学会年会